Center Fundamental Research and Particle Physics

LZ Our students and researchers are working at : electron-positron collider, TeV, Japan, 2020 heavy ion collisions, 4-11 GeV, Russia, 2015 neutrino observatory, the South Pole, 2010 ~ 2030 At Borexino neutrino detector, Italy GlueX - the color confinement, JLab, USA ~ 2015 On CP-violation effects at the e e+ collider On WIMP search On phenomena beyond the Standard Model, heavy ion collisions Longstanding projects New projects At STAR – strong interaction

International projects with MEPhI among the leaders Pamela experiment TRT detector is placed in the same heart of ATLAS experiment Gamma 400 Discovery of positron access in the space Discovery of the Higgs boson Future experiment

Experiment NEVOD is located on MEPhI territory. Cosmic rays detector Muon flux excess with energies above 100 TeV was registered. This points to unknown mechanism of their generation.

CERN and MEPhI: over 35 years of cooperation ATLAS experiment: multipurpose LHC detector with toroidal magnetic field (since 1994) MEPhI contribution o development and construction of Transition Radiation Tracker (TRT), its maintenance and operation within the whole experimental setup o participation in Muon Spectrometer upgrade – production of X-ray scanners for muon detectors QA/QC o experimental data analysis of proton-proton and ion-ion collisions at LHC: Higgs boson properties study tests of the Standard Model search for exotic particles (including dark matter candidates) quark-gluon plasma search search for spatial extra dimensions o software development (current and future projects) ALICE experiment: large heavy-ion collider experiment (since 1995) MEPhI contribution: proposal, development and construction of the fast-start trigger detector T0, which produces the precise time stamp signal for ALICE time-of-flight detector with an error less than 50 ps. The detector determines the secondary particles multiplicity in ion-ion collisions and outputs one of three possible trigger signals, corresponding to central, semi-peripheral or peripheral collision of heavy ions in the given event. At present MEPhI is responsible for the maintenance and operation of the detector as well as its upgrade

Space Physics Institute PAMELA project Russia, Italy (INFN), Germany (Zigen University ) and Sweden (KTH) Experiment on board Resurs-DK1 satellite continues from 15 June 2006 up to now. Scientific results The raise of Galactic positron fraction in energy range from 10 GeV till 150 GeV Nature, 2009, v.458, p.607 ; Simultaneously measured antiproton to proton ratio is in agreement with secondary production models Phys. Rev. Letters. 2009, v.102, p Possible dark matter manifestations TOP TEN PHYSICS STORIES OF THE YEAR 2008 TOP TEN PHYSICS STORIES OF THE YEAR 2008 The American Institute of Physics. Bulleting of Research News Number 879 #1, December 22, 2008

BOREXINO SOX DarkSide – Search for dark matter Fundamental research in the neutrino Physicd: - Search for rear processes, - Solar neutrino, -neutrino astrophysics and geophysics, Search for sterile neutrino in high Intensive artificial neutrino sources Projects in collaboration with Kurchatovsky Institute

Будущие эксперименты (not mentioned in the first slide) SHiP experiment: search for hidden particles at CERN SPS (collaboration is now being formed, the start of the experiment is planned for 2023) Aim of the experiment: search for heavy neutral leptons in the charmed meson decays. Theoretical models predict that these particles may be the symmetrical partners on neutrinos, and their discovery will give the possibility to explain baryon asymmetry in the Universe, mass and oscillations of neutrinos, they may also be the candidates for dark matter constituents Project Gamma-400. (Russia, Italy, Ukraine, USA ) Main goal: search for dark matter traces in high energy cosmic gamma radiation. Project is implemented in frame of Russian Federal Space Program Experiment Alfa-electron on board International Space Station Main goal : to study high energy electron beams inside Earth magnetosphere generated by high altitude electric discharges

Educational programs Magister – 38, Total number of students -180 Most of them participate in real international projects Development of common educational programs with universities of Italy on the base of general agreements of cooperation -Florence University -Tor Vergata (Rome II) University -INFN Signed agreements give the opportunities of student and professor exchanges

SEC NEVOD prepares masters in the following programs: P HYSICS OF HIGH AND ULTRA - HIGH PARTICLES (Speciality "Physics"). The aim is preparation of masters capable to conduct investigations of fundamental properties of matter using the natural fluxes of particles in a wide energy range up to eV. O RIGINAL COURSES : "Non-accelerator high energy physics", "Experimental methods of physics of high and ultra-high energies" and "Physics of cosmic ray muons. N UCLEAR - PHYSICAL METHODS OF SOLAR - TERRESTRIAL PHYSICS (Speciality "Nuclear Physics and Technology"). The aim is preparation of masters capable to develop new methods for a distant monitoring of the Earths atmosphere and near- terrestrial space and solution of problems of solar-terrestrial physics with the use of cosmic rays. O RIGINAL COURSES : "Physics of solar-terrestrial connections", "Physics of cosmic ray muons", "Experimental methods of research in the field of solar-terrestrial physics and "Methods of the muon diagnostics.

Сотрудник МИФИ обучает наших аспирантов работе в Центре Управления Эксперимента ATLAS (LHS)

В ноябре 2012 года совместно с учёными из университета NIKHEF (Нидерланды) нашими сотрудниками и аспирантами проводились испытания новых детекторов GasPixel. Это детекторы нового поколения, предназначенные для upgrade Эксперимента АТЛАС. Preparation for ATLAS upgrade Young scientists – our future

Рабочая комната МИФИ в CERN :

END

ЦЕРН и МИФИ: более 35 лет сотрудничества Эксперимент ATLAS: многоцелевой детектор на LHC с тороидальным магнитным полем (начиная с 1994 г.) Цель эксперимента: исследование взаимодействий элементарных частиц при сверхвысоких энергиях и поиск новых явлений и объектов, таких как бозон Хиггса, супер симметричные частицы, новые тяжелые векторные бозоны, частицы скрытой массы, эффекты «новой физики» вне рамок Стандартной Модели Вклад МИФИ: разработка и создание трекового детектора переходного излучения (TRT) и его эксплуатация в составе всей экспериментальной установки, участие в работах по модернизации мюонного спектрометра, физический анализ экспериментальных данных в протон-протонных и ион-ионных столкновениях на LHC, развитие программного обеспечения эксперимента Эксперимент ALICE: большой тяжело-ионный коллайдерный эксперимент (начиная с 1995 г.) Цель эксперимента: изучение физики сильных взаимодействий при экстремальных плотностях ядерной материи на LHC, при которых ожидается образование нового состояния материи – кварк-глюонной плазмы Вклад МИФИ: предложен, разработан и создан стартовый триггерный детектор T0, который вырабатывает сигнал точной временной отметки с погрешностью не хуже 50 пс для времяпролетного детектора ALICE, и, определяя уровень множественности вторичных частиц в ион-ионных столкновениях, вырабатывает один из трех возможных триггерных сигналов, соответствующих центральным, полу центральным или периферическим столкновениям тяжелых ионов в данном взаимодействии. Проводятся работы по эксплуатации детектора T0 в составе всей экспериментальной установки, а также его модернизация (современные и будущие проекты)

ЦЕРН и МИФИ: более 35 лет сотрудничества Эксперимент CMS: компактный мюонный соленоид (начиная с 2014 г.) Цель эксперимента: исследования наиболее фундаментальных проблем физики при высоких энергиях на LHC. Среди этих задач изучение свойств бозона Хиггса, W- бозона и t-кварка, поиски новых частиц и явлений выходящих за рамки Стандартной Модели. В числе задач есть поиски частиц темной материи, поиски дополнительных пространственных измерений нашего мира и многое другое Вклад МИФИ: калибровка переднего адронного калориметра, участие в подготовке его модернизации для работы в условиях высокой светимости, а следовательно и большего фона, изучение свойств тяжелых кварков. В модернизации переднего адронного калориметра будут использоваться Кремниевые Фотоумножители (SiPM) – революционно новые фотодетекторы изобретенные и первоначально разработанные в России с большим вкладом ученых МИФИ. Сейчас их разработкой и изготовлением заняты ведущие мировые электронные компании, включая МИФИ, и российские высокотехнологичные компании Эксперимент SHiP: Поиск скрытых частиц на ускорителе SPS CERN (коллаборация в стадии формирования, эксперимент планируется начать в 2023 г.) Цель эксперимента: поиск тяжелых нейтральных лептонов в распадах очарованных мезонов. Теоретические модели предсказывают, что эти гипотетические частицы являются симметричными партнерами нейтрино, и их экспериментальное обнаружение позволит одновременно объяснить барионную асимметрию Вселенной, наличие массы и осцилляций у нейтрино, а также они могут являться кандидатами на роль частиц скрытой массы во Вселенной (современные и будущие проекты - 2)

Scientific activity In the Scientific & Educational Centre NEVOD, a unique experimental complex of physical arrays and detectors that have no analogues in the world and are designed to study natural fluxes of particles on the Earth's surface is operated. The complex includes: Cherenkov water detector (2000 m 3 ), coordinate-tracking detector (70 m 2 ), precise muon hodoscopes (45 m 2 ), various technological systems, training and research facilities [ Scientific investigations are carried out in three main directions: Fundamental research in the field of particle physics above accelerator energies in order to study the processes of generation and interaction of cosmic rays with energies eV, as well as a search for new states of matter in TeV mass region. Applied research in the field of nuclear-physical monitoring of the Earth's atmosphere and near- Earth space using methods of muon diagnostics for early detection of potentially dangerous events. Development of nuclear physical instrumentation and research techniques for different areas of science and technology.